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即插即用：船只的岸边“插座”

直到最近，停泊在港口的船只都需要利用柴油发电机来为船上的电网供电。现在，西门子的解决方案能为船只提供岸电。这样一来，货船和游轮就无需使用自己的发电机，而这也意味着它们在当地将不再产生气体排放或制造噪音。这个解决方案的新应用案例位于德国的库克斯港。它正在帮助一座风机制造工厂减少自己的碳排放。

在全球市场中，大约90%的货物都由船只运输，而大多数船只都由柴油发电机提供电力。但是，它们不仅会在海上产生排放，停靠在码头时也需要电力。这就是全世界每个码头都在运作船用发电机的原因——为货船、游轮或渡船供电。但是，这也导致了大量二氧化碳、氮氧化合物和颗粒物的排放。因此，许多港口运营方决定设法消除随这些供电行为而来的空气与噪音污染。此外，越来越多的航运公司也希望变得更加环境友好。因此，它们开始让自己的船只使用岸电。

将二氧化碳排放减半

德国汉堡市西部的库克斯港北海码头内的一座新设施就是一个很好的例子。它于2018年5月25日投运。在这里，船只可以关闭柴油发电机并接入由西门子开发的岸电基础设施Siharbor来获得电力。Siharbor可提供一个定制的货船电缆馈线系统，使用来自公共电网的电力为船只供电。

西门子的这项技术已在吕贝克和汉堡阿尔托那应用。它可以避免在当地产生气体排放和噪音污染。位于库克斯港的这座设施由当地电力公司EWE Netz GmbH为一个德国北部的港口基础设施公司下萨克森州港口公司（NPorts）建设，主要的服务对象是滚装船。这类船只的货物通常由专门的牵引车直接进出货舱装卸。

西门子歌美飒可再生能源公司（西门子歌美飒）是的风电供应商之一。由于公司在库克森港设施附近建设的风机制造工厂近期投运，它将成为这个系统的主要用户。西门子歌美飒将利用岸电基础设施为风机零件的运输供电，这些零件将送往它位于英国赫尔的姐妹工厂。

如此一来，零件运输带来的排放将大大减少。“如果我们假设每条船每周在库克斯港停靠24小时，它的柴油发电机将会排放高达359吨的二氧化碳。”西门子负责基础设施领域的销售工程师Thomas Kopel表示。“但是，有了岸电，根据能源种类的不同，整体二氧化碳排放量会大大减少。例如，根据欧盟能源组合标准，每条船的二氧化碳排放量大约为170吨，比原来减少了超过一半。当然，如果利用可再生能源发电会较为理想，那样二氧化碳排放量将会降到零。”

为了保持船上设施和高压交流系统正常运转，当船只停泊时，它们依然会燃烧燃料。因此，汉堡港口需要依靠由Siharbor提供的可持续的电力供应。

低压转换器

Siharbor岸电系统的装机容量为630千瓦。它包含一个换流站（SIPLINK）和一个电缆馈线系统。馈线系统还带有一根可连接船体的传输线。供电系统沿码头移动至目标船，而它的电缆则排布在海堤内一个覆盖着钢板的沟渠里。一只机械臂会将电缆传递到船上，然后电缆会通过插头连接至船上电网。

整个岸边连接设施都可以从船上远程遥控，*不需要额外人力。此设施还能根据潮汐情况自动调整机械臂的高度以将电缆从合适的高度传递到船上。在库克斯港，根据潮汐的情况和船的负荷水平，这个高度的差距可达到12米。

由Siharbor转换的电力可立即被船只使用。当然，这些船只需要和电缆对应的连接方式。连接成功后，公用电网提供的50赫兹电力将转换为换流站所需的60赫兹的电力。“全球大约有75艘船使用60赫兹的船上电网。”Kopel说，“在美国之外，电网通常都以50赫兹的频率运作。这就是为什么低压转换器是我们技术的核心。”

复杂的系统

“变压器，转换器和开关设备，在Siharbor系统里的西门子技术是我们的业务核心。由于主要组件之间的*联动，我们可以很好地控制在不同项目中大小不同的技术风险。”负责Siharbor全球业务拓展的Knut Marquart表示。

Marquet认为这种系统还未在全球普及的原因有几点。“除加州以外，目前其他国家或地区都还没有制定任何针对岸电基础设施的政策和规范。但是，此领域前景可期，而我们已经通过*科技占据了一席之地。”

举例来说，在库克斯港，安装Siharbor系统的主要原因是港口运营方要求减少船只产生的噪音。在汉堡阿尔托那，Siharbor系统在2016年投运，此后，停靠在港口的游轮开始与之相连。这个解决方案至今仍是的，仅此一例。AIDA游轮公司发回的数据显示，使用Siharbor解决方案后，船只的燃料消耗量大约是1.2吨/小时。

政经两界的代表为库克斯港Siharbor岸电基础设施举行投运仪式

广泛的应用

“Siharbor可以满足来自港口运营方、船主、船坞和供电机构的较广泛的需求，”Marquart表示。“它可以安装在每个港口和每个锚位上，还可以根据任何船只种类的任何电力需求进行调节。”

Marquart也发现了其它领域内的商机。“转换器、开关和变压器的组合也适用于许多其它领域内的应用，”他说。“从原则上来讲，它在任何需要电网之间相互连接的领域内都可以应用。”类似的系统确实已在帮助提高石油与天然气平台的供电安全性并正在进行电网内的电力潮流管理。

如今，大量漂浮在海洋中的塑料废品威胁着海洋栖息地。来自西门子中央研究院的研究人员正在为回收再利用这些废品寻找解决方案。他们的主要挑战是如何将构想转化为前景良好的商业模式。

长期以来，人们对塑料废品的态度是“眼不见，心不烦”。在没有废物回收系统或有效的废物处理服务的国家，人们随手把塑料垃圾扔在野外仍然是很常见的事情。雨水将这些塑料垃圾冲刷到河流中，然后从河流汇入大海。由于塑料几乎无法自然降解，所以垃圾的累计数量在持续增加。据美国海洋保育协会和麦肯锡公司估计，目前全球海洋中漂浮着1.5亿吨塑料，且在以每年800万吨的速度增加。这不仅污染了沿海地区，而且也对海洋生物构成了严重威胁。例如，许多海龟和海豹被废旧渔网困住，信天翁等海鸟因食用塑料漂浮物而死亡，这样的例子数不胜数。人类自然也受到波及，塑料分解时会形成一种“微塑料”颗粒，而这些颗粒正在越来越多地进入人类的食物链。所以说，塑料垃圾已经造成了全球性的悲剧。

水母、塑料袋、气球……这些对饥饿的海龟来说都像食物。

寻找商业模式

近几年来，不少初创公司和非政府组织都提出过清除海洋塑料垃圾的构想，并试图进行回收利用。目前有各种各样的垃圾收集器原型，比如可以网捞垃圾的双体船。过去五年间，一个名为“海洋清理”的荷兰众筹项目开发了一种大型海洋屏障，可以利用洋流来阻挡并收集漂浮垃圾。还有一种海洋垃圾收集系统，船只定期收集垃圾并运送到陆地上进行回收。虽然这些构想看起来都十分可行，但目前还没有一种商业模式能够在中期内盈利，因此也无法自给自足。

“海洋清理”项目开发了一种海洋屏障，收集洋流带来的废品。

有鉴于此，三名来自西门子中央研究院的研究人员：Ingo Bernsdorf, Florian Ansgar Jaeger和Felix Fischer成立了项目小组，研究西门子在治理全球塑料垃圾污染方面可以发挥的作用。项目小组口号确定为“我们的使命是清洁海洋”。在过去18个月里，这个项目一直由西门子内部众筹项目Quickstarter资助。Quickstarter的存在使各种奇思妙想能够在公司内迅速实施。

Felix Fischer介绍道：“首先，我们对全球废品收集与回收技术的现状进行了整体分析，并调研了回收塑料的潜在市场。”

运动装备制造商阿迪达斯已经在利用从海洋中回收的塑料废品，它也是少数几家将可持续性纳入商业模式的企业之一。例如，阿迪达斯在2017年售出大约100万双Parley系列运动鞋，2018年销量预计将达到500万双。据阿迪达斯介绍，每双Parley运动鞋都可以防止大约11个塑料瓶进入海洋，因为这些瓶子被及时回收，用于鞋子的生产。然而，这个例子仍不能掩盖一个事实，那就是我们距离商业化的垃圾收集技术以及完善的海洋垃圾处理流程仍然有很长的路要走。

阿迪达斯称，每双parley运动鞋都可以防止大约11个塑料瓶进入全球海洋。

探查、收集、回收再利用

Bernsdorf表示：“通过仔细研究，我们最终确定了三个发展方向——海上塑料废品的探查、收集以及回收再利用。”他补充到，西门子目前拥有的一系列技术都可能应用到海洋废品的回收再利用中，应该会对此很感兴趣。他说：“我们正在从容器着手来构思解决方案，不可回收的塑料废品将在容器内焚烧，气化炉和涡轮机进而将其转化为电能。”这种容器可以在东南亚的岛屿上使用，那里由于缺乏回收系统已导致大量塑料进入海洋。

来自西门子中央研究院的Felix Fischer，Florian Ansgar Jäger 和 Ingo Bernsdorf（从左至右）正在研究海洋废品的探查、收集与回收再利用。

并且，东南亚岛屿通常用柴油发电机发电，导致其十分依赖于进口燃料。Jaeger补充道：“凭借西门子的现有技术可以轻易制造出这样的容器。我们的解决方案也将促进分布式发电，这在未来将愈发重要。”东南亚岛屿上面的居民既可以利用大量被冲到岸上的垃圾，也可以利用他们自己的生活垃圾。

浮物处理设施

然而，能真正解决塑料问题的方法是收集漂浮在公海上的大量垃圾。因此，项目小组携手西门子数字工厂业务的Paul Cleverley，并与一家德国造船公司的专家合作，共同开发一种特殊的船只，它不仅可以收集海上废弃物，还可以对其进行回收再利用。例如，这种船只可以预先分拣塑料，并将一小部分不可回收的废品直接转化为能源；剩余部分则通过热解（加热）转化为油，作为燃料供应给其他船只。Fischer说道：“虽然没有人知道这个系统能否实现，但这个想法很有前景。”日前，在与维也纳西门子发电与天然气业务的同事们进行交流时，专家们还进一步讨论了利用塑料废品进行能源生产或淡化海水的多种可能性。

专家们讨论利用塑料废品进行能源生产或淡化海水的多种可能性。

受洋流方向和垃圾密度的影响，垃圾容易在不同的海域聚集。因此，船舶或其他废品收集方案需要配备探查系统，比如使用无人机来定位废品高度集中的区域。这种无人机必须具有高清摄像头和传感器，并通过数据接口与整套系统相连。Fischer称：“西门子的MindSphere 云平台为我们提供了高性能的解决方案，它可以把探查、收集和回收再利用这三个复杂的环节连接起来。”

事实上，现在已经有一个小的应用即将落地。这三名研究人员正在和西门子房地资产管理集团合作，该部门负责运营西门子在德国的一个员工餐厅，他们计划利用海洋塑料废品制做水杯。这虽然只是一小步，但我们相信“千里之行，始于足下”。